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Pourquoi un turbocompresseur ne produit-il de la suralimentation que lorsque le moteur est en charge ?
Question
Pourquoi une voiture turbocompressée ne produit-elle qu'une accélération significative lorsque le moteur est en charge ? Est-ce que cela a quelque chose à voir avec la quantité d'échappement produite ou existe-t-il une sorte de mécanisme de soupape qui contrôle cela ?
c'est-à-dire que faire tourner le moteur à 3000 tr/min au point mort ne produirait pas autant de boost que le moteur en marche à 3000 tr/min tout en tirant la voiture en montée.
Réponse acceptée
Permettez-moi de commencer avec un excellent livre sur le sujet : Maximum Boost de Corky Bell. Il y a un bon traitement des bases du fonctionnement du turbocompresseur en plus de quelques applications datées et ésotériques qui sont toujours intéressantes. Par exemple, je trouve que la discussion sur la turbocompression de différents types de carburateurs est d'un intérêt intellectuel sinon pratique.
Pour résumer les points soulevés dans votre question, voici quelques-uns des principaux aspects du moteur turbocompressé. qui nous intéressent :
Le débit d'air : rappelons qu'un moteur à combustion interne est en fait une pompe à air. Si nous parlons d'un moteur qui fonctionne "en charge", nous pouvons supposer que vous avez ouvert les gaz. Par exemple, lorsque vous descendez une colline, vous n'avez pas besoin d'appuyer sur l'accélérateur, de sorte que l'ensemble du chemin d'admission à l'échappement pompe une masse d'air plus petite. Cependant, pour conduire en montée, vous devrez ouvrir l'accélérateur (lui donner du gaz), ajouter de l'air à l'admission. Cela amène l'ordinateur du moteur à ajouter du carburant au mélange. Le mélange air-carburant est brûlé pour produire de l'énergie. L'échappement de cette combustion passe ensuite à ...
La turbine : c'est une pièce qui ressemble à l'avant d'un moteur à réaction assis dans le chemin des gaz d'échappement. La turbine se trouve à une extrémité d'un arbre en rotation. De l'autre côté se trouve le compresseur. C'est la partie qui fait réellement le coup de pouce du côté admission du moteur. Plus les gaz d'échappement poussent devant la turbine, plus ils veulent tourner et augmenter le côté compresseur. Cependant, il y a aussi...
Le wastegate : c'est une soupape qui se trouve également dans le chemin des gaz d'échappement. Il fournit un raccourci pour l'échappement si le moteur n'a pas vraiment besoin de boost à ce moment-là. Cela peut être utilisé pour le contrôle du pic de boost (trop de boost peut physiquement détruire votre moteur). Cela peut être une soupape à ressort purement mécanique qui reste fermée jusqu'à une certaine pression positive dans le chemin d'admission, puis s'ouvre progressivement à mesure que le boost augmente. Il pourrait également être sous le contrôle direct de l'ordinateur du moteur. Par exemple, ma voiture (en stock tune) était très agaçante dans son refus de rester au pic du boost en troisième vitesse. Il refuserait également de booster au-delà d'un certain point avec un accélérateur partiel. L'ordinateur du moteur disait effectivement "non, c'est assez amusant pour l'instant."
Par exemple, si je descends une pente en vitesse avec mon pied sur l'accélérateur, la manette des gaz est fermé. Il n'y a pas assez de masse d'air passant par le chemin d'admission à l'échappement pour faire tourner le turbo, wastegate ou non.
Cependant, la scène change au bas de la colline lorsque nous montons la prochaine montée. Je dois ouvrir la manette des gaz pour monter la côte. Si je suis en basse vitesse, les RPM seront plus élevés, l'énergie des gaz d'échappement sera plus élevée et la turbine tournera tout de suite. Cependant, étant donné que j'aurais besoin d'un accélérateur partiel à un rapport inférieur pour la même accélération, mon ordinateur de moteur pourrait opposer son veto au-delà d'un certain point, ouvrant la soupape de décharge.
Si je suis à la vitesse supérieure, les RPM être plus bas et je devrai ouvrir grand les gaz pour monter la colline. Cependant, le volume et la vitesse des gaz d'échappement seront faibles et il est possible que je n'aie pas assez d'énergie pour que le turbo fasse tout une pression positive significative (par exemple, environ 40 mph en cinquième dans ma voiture) . Même si j'aimerais vraiment faire du boost dans cette situation, je ne pourrai pas.
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Vous l'avez à peu près deviné, et si vous ne l'avez pas fait wikipedia est votre ami.
En résumé, le turbocompresseur fonctionne en ayant deux turbines reliées au même axe de rotation. Une turbine est entraînée par les gaz d'échappement, ce qui fait tourner l'autre turbine. Le second est ce qui force l'air dans l'admission du moteur.
Au régime de ralenti, il n'y a pratiquement pas d'échappement pour produire de la suralimentation. Accélérateur ouvert => plus d'air déplacé dans le moteur => plus d'échappement => plus de boost.
Pas exactement... N'oubliez pas que tous les moteurs turbocompressés n'utilisent pas de soupape de décharge.
Ce qui se passe, c'est que votre moteur tourne à 2000 tr/min sans charge, maintenant vous mettez une charge, le régime chute et pour le ramener à 2000 tr/min, vous devez ajouter des gaz qui versent du carburant dans le moteur. Lorsque vous videz du carburant, vous augmentez la pression de combustion et, en fin de compte, la pression d'échappement plus élevée va faire tourner la turbine rapidement et produire plus de suralimentation, ce qui augmentera encore plus la pression de combustion (plus d'O2 maintenant disponible). Vous voyez, sur un moteur sans charge, même sans soupape de décharge, le turbo ne fait pas grand-chose.
et pour compliquer un peu les choses ici, sur un moteur diesel, cela fonctionne de manière similaire mais différente. Il n'y a pas de régulation de l'air d'admission sur un diesel, l'admission est toujours libre et le débit est déterminé par la quantité de carburant injectée. C'est pourquoi lorsque le diesel tourne, il dégage beaucoup de fumée jusqu'à ce que le moteur rattrape son retard. Les moteurs diesel à turbocompresseur reposent sur le turbocompresseur lui-même comme forme de régulation de l'air d'admission.
Le moteur de votre voiture utilise plus de carburant pour faire tourner le moteur à 3000 tr/min lorsqu'il est sous charge plutôt qu'au point mort. C'est la réponse courte.
Plus de carburant signifie plus de gaz d'échappement, ce qui signifie plus de boost. A l'inverse, lorsque vous tournez au point mort, beaucoup moins de carburant est utilisé, et donc beaucoup moins de gaz d'échappement pour faire tourner le turbo. C'est aussi pourquoi votre voiture consomme plus d'essence en montée qu'en descente.
En outre, le système de gestion de votre voiture désengage probablement votre soupape de décharge/soupape lorsque votre accélérateur est désengagé. C'est une fonction de sécurité.